1、September 2006 Normenausschuss Materialprfung (NMP) im DINPreisgruppe 12DIN Deutsches Institut fr Normung e.V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e.V., Berlin, gestattet.ICS 81.080!,fDeutsche Fassung CEN/TS 15418:2006Methods of
2、test for dense refractory products Guidelines for testing the corrosion of refractories caused by liquids;German version CEN/TS 15418:2006Mthodes dessai pour produits rfractaires denses Lignes directrices pour la conduite sur rfractaires dessais de corrosion provoque pardes liquides;Version allemand
3、e CEN/TS 15418:2006Alleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin www.beuth.deGesamtumfang 23 SeitenDIN CEN/TS 15418:2006-09 2 Nationales Vorwort Die Technische Spezifikation wurde vom Technischen Komitee CEN/TC 187 Feuerfeste Erzeugnisse und Werkstoffe“ erarbeitet, dessen Sekretaria
4、t vom BSI (Vereinigtes Knigreich) gehalten wird. Das zustndige deutsche Gremium ist der Arbeitsausschuss NMP 257 Ungeformte, dichte geformte und wrmedmmende feuerfeste Erzeugnisse und Werkstoffe“ im Normenausschuss Materialprfung (NMP). Eine Vornorm ist das Ergebnis einer Normungsarbeit, das wegen b
5、estimmter Vorbehalte zum Inhalt oder wegen des gegenber einer Norm abweichenden Aufstellungsverfahrens vom DIN noch nicht als Norm herausgegeben wird. Zur vorliegenden Vornorm wurde kein Entwurf verffentlicht. Erfahrungen mit dieser Vornorm sind erbeten vorzugsweise als Datei per E-Mail an nmpdin.de
6、 in Form einer Tabelle. Die Vorlage dieser Tabelle kann im Internet unter http:/www.din.de/stellungnahme abgerufen werden; oder in Papierform an den Normenausschuss Materialprfung (NMP) im DIN Deutsches Institut fr Normung e.V., 10772 Berlin (Hausanschrift: Burggrafenstrae 6, 10787 Berlin). Fr die i
7、m Abschnitt 2 zitierte Internationale Norm wird im Folgenden auf die entsprechende Deutsche Norm hingewiesen: ISO 3611 siehe DIN 863-1 Nationaler Anhang NA (informativ) Literaturhinweise DIN 863-1, Prfen geometrischer Gren Messschrauben Teil 1: Bgelmessschrauben, Normalaus-fhrung Begriffe, Anforderu
8、ngen, Prfung Vornorm TECHNISCHE SPEZIFIKATION TECHNICAL SPECIFICATION SPCIFICATION TECHNIQUE CEN/TS 15418 Juni 2006 ICS 81.080 Deutsche Fassung Prfverfahren fr dichte feuerfeste Erzeugnisse Leitlinien zur Prfung von durch Flssigkeiten hervorgerufene Korrosion an feuerfesten Erzeugnissen Methods of t
9、est for dense refractory products Guidelines for testing the corrosion of refractories caused by liquids Mthodes dessai pour produits rfractaires denses Lignes directrices pour la conduite sur rfractaires dessais de corrosion provoque par des liquides Diese Technische spezifikation (CEN/TS) wurde vo
10、m CEN am 25. Mrz 2006 als eine knftige Norm zur vorlufigen Anwendungangenommen. Die Gltigkeitsdauer dieser CEN/TS ist zunchst auf drei Jahre begrenzt. Nach zwei Jahren werden die Mitglieder des CEN gebeten, ihre Stellungnahmen abzugeben, insbesondere ber die Frage, ob die CEN/TS in eine Europische N
11、orm umgewandelt werden kann. Die CEN Mitglieder sind verpflichtet, das Vorhandensein dieser CEN/TS in der gleichen Weise wie bei einer EN anzukndigen und die CEN/TS verfgbar zu machen. Es ist zulssig, entgegenstehende nationale Normen bis zur Entscheidung ber eine mgliche Umwandlungder CEN/TS in ein
12、e EN (parallel zur CEN/TS) beizubehalten. CEN-Mitglieder sind die nationalen Normungsinstitute von Belgien, Dnemark, Deutschland, Estland, Finnland, Frankreich, Griechenland,Irland, Island, Italien, Lettland, Litauen, Luxemburg, Malta, den Niederlanden, Norwegen, sterreich, Polen, Portugal, Rumnien,
13、Schweden, der Schweiz, der Slowakei, Slowenien, Spanien, der Tschechischen Republik, Ungarn, dem Vereinigten Knigreich und Zypern.EUROPISCHES KOMITEE FR NORMUNG EUROPEAN COMMITTEE FOR STANDARDIZATION COMIT EUROPEN DE NORMALISATIONManagement-Zentrum: rue de Stassart, 36 B-1050 Brssel 2006 CEN Alle Re
14、chte der Verwertung, gleich in welcher Form und in welchem Verfahren, sind weltweit den nationalen Mitgliedern von CEN vorbehalten.Ref. Nr. CEN/TS 15418:2006 DCEN/TS 15418:2006 (D) 2 Inhalt Seite Vorwort 3 1 Anwendungsbereich .4 2 Normative Verweisungen4 3 Allgemeines4 4 Verfahren A: Tiegeltest .7 5
15、 Verfahren B: Finger-Eintauchprfung 10 6 Verfahren C: Prfung an rotierender Schlacke . 13 7 Verfahren D: Induktionstiegeltest . 18 Literaturhinweise . 21 Vornorm CEN/TS 15418:2006 (D) 3 Vorwort Dieses Dokument (CEN/TS 15418:2006) wurde vom Technischen Komitee CEN/TC 187 Feuerfeste Erzeugnisse und We
16、rkstoffe“ erarbeitet, dessen Sekretariat vom BSI gehalten wird. Entsprechend der CEN/CENELEC-Geschftsordnung sind die nationalen Normungsinstitute der folgenden Lnder gehalten, diese Technische Spezifikation anzukndigen: Belgien, Dnemark, Deutschland, Estland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irl
17、and, Island, Italien, Lettland, Litauen, Luxemburg, Malta, Niederlande, Norwegen, sterreich, Polen, Portugal, Rumnien, Schweden, Schweiz, Slowakei, Slowenien, Spanien, Tschechische Republik, Ungarn, Vereinigtes Knigreich und Zypern. Vornorm CEN/TS 15418:2006 (D) 4 1 Anwendungsbereich Die in dieser T
18、echnischen Spezifikation gegebenen Leitlinien fhren fr vier blicherweise verwendete Verfahren jeweils in die Grundlagen, Prfung und die Bewertung der durch Flssigkeiten (Metallschmelzen, metallurgische Schlacke, Glser, Flussmittel usw.) verursachten Korrosion von feuerfesten Erzeugnissen ein: Verfah
19、ren A: Korrosionsprfung mittels Tiegeltest; Verfahren B: Korrosionsprfung mittels Finger-Eintauchprfung; Verfahren C: Korrosionsprfung mittels Prfung an rotierender Schlacke; Verfahren D: Korrosionsprfung mittels Induktionstiegeltest. 2 Normative Verweisungen Die folgenden zitierten Dokumente sind f
20、r die Anwendung dieser Technischen Spezifikation erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen). EN 1402-5, Ungeformte feuerfeste Erzeugnisse Hers
21、tellung und Behandlung von Probekrpern EN ISO 12677, Chemische Analyse von feuerfesten Erzeugnissen durch Rntgenfluoreszenz Schmelz-aufschluss-Verfahren (ISO 12677:2003) ISO 3611, Micrometer callipers for external measurement 3 Allgemeines 3.1 Grundlagen In der Industrie werden feuerfeste Erzeugniss
22、e hauptschlich als Zustellung (Futter, Auskleidung) von Behltnissen eingesetzt, die fr Verbrennungen, chemische und metallurgische Verfahren sowie Verfahren zur Werkstoffherstellung verwendet werden. Diese feuerfesten Zustellungen haben eine nur begrenzte Lebensdauer wegen immanenter thermischer, ch
23、emischer, mechanischer und physikalischer Gradienten, die Korrosionserscheinungen veranlassen, bei denen hufig unterschiedliche Mechanismen kombiniert auftreten, z. B. Auflsung, Penetration eines Korrosionsmittels, Redoxreaktionen, Massentransport, Sure-Base- Reaktionen und Abplatzen von Reaktionssc
24、hichten. Wegen der Komplexitt der Erscheinungen gibt es keine einfache, allumfassende und allgemein gltige Theorie fr die Korrosion feuerfester Werkstoffe; einige allgemeine Grundlagen knnen jedoch erfasst werden. Ein bereits bekanntes Prinzip beruht auf der Beziehung Sure-Base zwischen Feuerfestmat
25、erial und korrosiver Flssigkeit, wonach bei Vorhandensein saurer Flssigkeiten ein saures Feuerfestmaterial, z. B. ein siliciumdioxidreiches Schamotteerzeugnis, und bei Vorhandensein basischer Flssigkeiten ein basisches Feuerfestmaterial, wie z. B. Klinker aus Magnesia oder gebranntem Dolomit, ausgew
26、hlt wird. Fr den Sure-Base-Charakter der verschiedenen Verbindungen gilt z. B. allgemein die folgende Rangfolge: am sauersten N2O5(g) SO3(g) SO2(g) CO2(g) B2O3(g oder l) V2O5(g oder l) SiO2(s) TiO2(s) ZrO2(s) Fe2O3(s) Cr2O3(s) Al2O3(s) FeO (s) NiO (s) MnO (s) MgO (s) CaO (s) Na2O (s oder g) K2O (s o
27、der g) am basischsten. Whrend ein Anhaltspunkt fr die Auswahl des feuerfesten Erzeugnisses mit Hilfe dieser Einstufung erhalten wird, ist sie jedoch von nur beschrnktem Wert fr Vergleiche des tatschlich auftretenden Verhaltens. Vornorm CEN/TS 15418:2006 (D) 5 Eine zweite Mglichkeit sind geeignete th
28、ermodynamische Berechnungen der Wrmebestndigkeit aller Bestandteile (freie Bildungsenergie), der Redoxpotenziale und der mglichen Reaktionen (nderung der freien Energie) zwischen den Reaktionsteilnehmern (fest, flssig und gasfrmig) mit Hilfe des Ellingham-Diagramms und der durch Phasentransformation
29、en verursachten Volumennderungen, die zu Mikrorissen in der Matrix fhren. Die Kinetik der Korrosion wird auch noch durch verschiedene andere Erscheinungen bestimmt: durch die Fhigkeit eines flssigen Reaktionsteilnehmers zur mehr oder weniger ausgeprgten Benet-zung der Oberflche eines Festkrpers und
30、durch die Kapillarkrfte, die das Penetrieren in das porse Volumen des feuerfesten Erzeugnisses regeln (die Penetration von Schlacke verursacht strukturelle Abplatzungen); durch das Auflsen des Festkrpers in der Flssigkeit; durch Kondensation von Gasen unter Bildung einer Flssigkeit oder eines Festst
31、offes in den Poren, wodurch eine chemische Reaktion hervorgerufen und ein Wrmedehnungsversatz erzeugt werden kann (z. B. Alkalidmpfe, die zur Bildung von Aluminosilicaten mit groer Wrmeausdehnung fhren). In der Praxis tritt bei porsen Festkrpern, wie z. B. bei feuerfesten Erzeugnissen mit offenen Po
32、ren und feiner, sehr reaktionsfreudiger Matrix, sowohl ein Auflsen als auch eine Penetration auf. In Fllen mit hchster Korrosivitt gibt es einen chemischen Angriff der Matrix oder der Phasen mit niedrig schmelzenden Bestandteilen, der die Struktur zerstrt und dazu fhrt, dass grobkrnige Zuschlagstoff
33、e durch die Bewegung der Flssigkeit abgefhrt werden. Wenn die Penetration bedeutender ist als die Auflsung, muss ein anderer Zerstrungsmechanismus, das strukturelle Abplatzen, bercksichtigt werden. ANMERKUNG Strukturelles Abplatzen ist der allgemeine Begriff fr Rissbildung oder Bruch, hervorgerufen
34、durch Spannung zwischen dem durch Korrosion beeinflussten (z. B. schlackeinfiltrierten) und unbeeinflussten Materialbereich eines im Einsatz befindlichen feuerfesten Erzeugnisses. Die wichtigsten Faktoren sind stark temperaturabhngig, z. B. die Geschwindigkeit der chemischen Reaktion, die Viskositt,
35、 die Diffusionskonstante. Angaben ber die maximale Einsatztemperatur, bei der bliche Bestndigkeit erwartet wird, sind in Abhngigkeit des feuerfesten Werkstoffes und den an der Korrosion beteiligten Reaktionsmedien in der Literatur (siehe z. B. 1) angegeben. 3.2 Korrosionsprfung Die in Prflaboratorie
36、n ermittelten Korrosionsbestndigkeitsdaten geben selten die Bedingungen wieder, die beim Einsatz tatschlich angetroffen werden. Im Laboratorium sind Gre und geometrische Bedingungen, Wrmegradient und Dauerschwingbeanspruchung, mechanische Beanspruchung und Betriebsdauer schwierig exakt zu erfassen.
37、Darber hinaus knnen Kurzprfungen, bei denen zur Verringerung der Prfdauer verschrfte Bedingungen gelten, zu fehlerhaften Vorhersagen des Einsatzverhaltens fhren. Da Prfungen an Teilen in originaler oder mastblich verkleinerter Gre unter industriellen Bedingungen teurer und nicht immer durchfhrbar si
38、nd, wurden zahlreiche Laboratoriumsprfverfahren entwickelt, von denen jedoch nur wenige international genormt wurden, weil jede industrielle Anwendung Sonderbedingungen erfordert. Trotzdem besteht Nachfrage fr Normen zur Korrosionsprfung, in denen die allgemeinen Verfahrensablufe sowie entsprechende
39、 Ausnahmen hinsichtlich der Daten und der Zuverlssigkeit beschrieben werden, die fr die Temperatur und die Beschaffenheit der Reaktionsteilnehmer freie Auswahl lassen. Andererseits gibt es bereits Normen fr die Flle, in denen der Reaktionsteilnehmer eine reine chemische Verbindung ist, die unter gut
40、 zu definierenden Bedingungen wirkt (z. B. fr den CO-Angriff in EN ISO 12676 2). Vornorm CEN/TS 15418:2006 (D) 6 Fr flssige Korrosionsmittel (z. B. Metall- oder Salzschmelzen, Schlacken) wurden unterschiedliche Heran-gehensweisen fr die Korrosionsprfung im Prflaboratorium festgelegt. Statische Prfun
41、g Beim Tiegeltest, der Eintauchprfung oder Pill“-Prfung werden die thermodynamischen Aspekte des chemischen Angriffs bewertet. Dynamische Prfung Beim Topftest und bei der Finger-Eintauchprfung wird durch Bewegung und/oder Rotation ein kinetischer Aspekt eingebracht; bei der Tauchprfung und bei der F
42、inger-Eintauchprfung knnen Massennderungen erfasst werden. Mehr anwendungsorientiert und damit besser an die Einsatzbedingungen angepasst sind die Bassinprfung, die Prfung an rotierender Schlacke und der Induktionstiegeltest, die in einem greren Mastab durchgefhrt werden, hinsichtlich der Prfmittel
43、und der Kosten jedoch einen hohen Aufwand erfordern. Schlielich wird darauf hingewiesen, dass die Korrosionsbestndigkeit keine werkstoffspezifische Eigenschaft ist, sondern durch die Wechselwirkung zwischen drei Komponenten (d. h. Werkstoff-Korrosionsmittel-Umgebung) bestimmt wird. Daraus resultiert
44、 die groe Abhngigkeit der Ergebnisse vom eingesetzten Prfverfahren, und Vergleiche zwischen Ergebnissen, die nach unterschiedlichen Verfahren ermittelt wurden, sollten mit groer Vorsicht angestellt werden. 3.3 Bewertung des Korrosionsumfangs Der Umfang des chemischen Angriffs darf anhand einiger ein
45、facher Kriterien eingeschtzt werden: Penetriertiefe des Korrosionsmittels und Bildung einer modifizierten Schicht; Vernderung der Masse (Gewinn oder Verlust); Vernderung des Querschnitts (Querschnittsverringerung oder -vergrerung); Vernderung der mechanischen Festigkeit; Vernderung der chemischen Zu
46、sammensetzung des Korrosionsmittels. Auerdem knnen zur Untersuchung der Art des Angriffs eine mikroskopische Untersuchung und Mikroanalysetechniken angewendet werden. 3.4 bersicht ber die verschiedenen Prfverfahren Um die Auswahl des fr eine bestimmte praktische Situation am besten geeigneten Verfah
47、rens zu erleichtern, bietet Tabelle 1 einen berblick ber die wichtigsten Kenngren der vier in diesen Leitlinien erfassten Verfahren. Vornorm CEN/TS 15418:2006 (D) 7 Tabelle 1 bersicht ber die verschiedenen Prfverfahren Faktoren Tiegel-test Finger- Eintauch-prfung Prfung an rotierender Schlacke Induk
48、tions-ofenprfungMetalle (M) Schlacke (S) M + S Technische Faktoren (Werkstoffe) Glser Statisch Dynamisch Isotherm Wrmegradient rzeugnisFeuerfestemittelKorrosionsOberflcheVolumenNiedrig Hoch Mittel Mittel Auswechslung des Korrosionsmittels Mgliche Wechselwirkung zwischen Probekrpern Technische Faktoren (Parameter) berprfung der Atmosphre Visuell/mikroskopisch Malich Vernderung der Zusammensetzung Mglich Mglich Mglich Mglich Technische Faktoren (Bewertung)
